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编号:10246176
树突状细胞诱导的细胞毒T淋巴细胞抑制移植瘤细胞增殖
http://www.100md.com 《肿瘤》 1999年第5期
     作者:李明松 袁爱力 陈学清

    单位:第一军医大学南方医院消化科(广州510515)

    关键词:树突细胞;T淋巴细胞,细胞毒性;抗原,增殖细胞核;免疫疗法

    肿瘤990507 摘要:目的 研究树突状细胞(DC)体外诱导的细胞免疫能否抑制裸鼠移植瘤肿瘤细胞增殖。方法 联合应用粒/巨细胞集落刺激因子(GM-CSF)及白介素-4(IL-4)直接从肝癌患者外周血中培养出DC;以源于人肝癌细胞系HepG2细胞的肿瘤抗原粗提物刺激DC;DC激活同源的T淋巴细胞产生细胞毒性T淋巴细胞(CTL);建立人肝癌细胞系HepG2裸鼠移植瘤模型;CTL治疗人肝癌细胞系HepG2裸鼠移植瘤;检测移植瘤标本肿瘤细胞PCNA表达水平。结果 DC诱导的CTL抑制HepG2裸鼠移植瘤细胞增殖从而抑制移植瘤生长。结论 经肿瘤抗原激活的DC作为一新概念上的抗肿瘤疫苗有可能在肿瘤的治疗中发挥重要作用。
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    IMMUNE RESPONSE INDUCED BY DENDRITIC CELLS INHIBITS PROLIFERATION OF IMPLANTED TUMOR CELLS IN NUDE MICE

    LI Ming-song,YUAN Ai-li,CHEN Xue-qing.

    (Dept. of Gastroenterology,Nanfang Hospital,First Military Medical University,Guangzhou 510515,China)

    Abstract:Objective To study if the immune response in vivo induced by dendritic cells(DC) pulsed with tumor extract can inhibit the growth of implanted tumor in nude mice.Methods Granulocyte/macrophage colony stimulating factors and interleukin 4 were used to cultivate DC from peripheral blood of hepatocellular carcinoma patients.Tumor associated antigen (TAA) extracted from human liver cancer HepG2 cell line was used to activate the DC,which will initiate homogenic T lymphocyte to form cytotoxic T lymphocyte (CTL).HepG2 cells were transplanted to the nude mice and were treated with CTL.Expression of PCNA in tumor cells was evaluated.Results The DC from HCC patient pulsed with TAA from HepG2 tumor cells can initiate T lymphocyte immune response to inhibit the growth of implanted tumor in nude mice.Conclusions As a new concept of anti-tumor vaccine,DC pulsed by TAA may play an important role in treating liver cancer in vivo.
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    Key words: Dendritic cells;T-lymphocytes,cytotoxic;Antigen,Proliferative cellular nucleus;Immunotherapy

    宿主对肿瘤的排斥依赖于高效而特异的抗肿瘤细胞免疫,树突状细胞(DC)在诱导高效而特异的抗肿瘤细胞免疫反应中起关键作用[1,2]。作者的实验显示肝癌患者外周血DC在体外经人肝癌细胞系HepG2细胞的肿瘤相关抗原(TAA)激活,并经粒/巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)及白介素-4(IL-4)共同刺激后,在体外能够诱导高效而特异的细胞毒T淋巴细胞(CTL)。本实验将进一步研究DC体外诱导的CTL抑制人肝癌细胞系HepG2裸鼠移植瘤生长的作用及其机制。

    材料与方法

    一、实验对象及材料

    健康成人外周血100 ml。4周龄BALB/c裸鼠10只(雌雄各半购自我校动物实验中心),饲养于SPF级动物实验室。人肝癌细胞系HepG2细胞(购自中山医科大学病理研究所)。GM-CSF、IL-4及IL-2(均为DAKO公司产品)。抗增殖细胞核抗原(PCNA)单克隆抗体(ZYMED Laboratories.Inc.公司产品)。ABC试剂盒(VECTOR公司产品)。
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    二、实验方法[4~6]

    1、自健康成人外周血中分离单个核细胞(PBMC)及T淋巴细胞。

    2、常规培养人肝癌细胞系HepG2细胞,收集HepG2细胞并超声粉碎,收集碎片作为TAA。

    3、TAA(源于106个HepG2细胞)刺激新鲜分离PBMC,制备TAA特异性的DC。

    4、TAA特异性的DC与GM-CSF及IL-4体外共培养。

    5、TAA特异性的DC诱导自体T淋巴细胞增殖分化为CTL:于多孔板中加入T细胞(105)、TAA特异的DC(5×103个),在IL-2(100 U/ml)存在的条件下置37℃,5% CO2环境中培养3天,收集T细胞,RPMI-1640稀释备用。
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    6、DC诱导的CTL抑制人肝癌细胞系HepG2裸鼠移植瘤生长。

    于10只裸鼠一侧背部皮下接种HepG2细胞(106个);接种后16天于其中5只裸鼠另一侧背部皮下注射DC激活的CTL(107个)作治疗,另5只注射生理盐水作对照;接种后22天以DC激活的CTL作第二次同样治疗。每3天观察一次上述各组移植瘤生长情况,包括移植瘤是否生长及其大小,记录最长径×垂直径长(mm2)。

    7、病理学检查[7]

    PCNA单克隆抗体为一抗,以ABC法作免疫组织化学染色。主要步骤如下:HepG2移植瘤标本石蜡切片脱蜡至水化。PBS(0.01M,pH 7.2,下同)洗3 min。于37 ℃下胰蛋白酶消化20 min,胃蛋白酶消化40 min。PBS洗3×3 min。室温下0.3% H2O2甲醇浸泡组织20 min以除去内源性过氧化物酶。滴加5%抗正常人血清,室温下20 min。滴加一抗,4℃下过夜。PBS洗3×3 min。生物化羊抗鼠抗体1∶200,37℃ 40 min,PBS洗3×3 min。滴加ABC 1∶100,37℃,50 min。PBS洗3×3 min。0.04% DAB+0.03% H2O2显色10 min。苏木素衬染30 min。常规脱水,封片待检,阳性结果为细胞核呈棕褐色。阳性率表达为高倍视野中每100个细胞中阳性细胞数。
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    三、统计处理

    所有变量均表达为±s,以t检验分析两变量间差异性。

    结果

    1、DC激活的CTL对移植瘤的治疗作用 以DC激活的CTL治疗裸鼠已生长的HepG2移植瘤,至接种后的第37天结束实验(因经费及时间所限)。接种后的第37天对照组、治疗组肿瘤大小分别为547 mm2±32 mm2、295 mm2±29 mm2。其生长曲线见附图。结果显示DC激活的CCTL对已生长的HepG2移植瘤确有治疗作用,与对照组相比,治疗组移植瘤生长受到明显程度抑制(P<0.01)。
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    附图 DC诱导的CTL对裸鼠移植瘤生长的抑制作用

    P<0.01

    2、裸鼠Hepg2移植瘤经DC诱导的CTL治疗后,HepG2移植瘤肿瘤细胞PCNA表达率(12±5.8%)明显低于对照组(83±6.1%,P<0.01)(见插页第4页图1A、1B)。

    图1 A:对照组HepG2移植瘤肿瘤细胞广泛表达PCNA,细胞核呈黄褐色为阳性细胞ABC法×400

    B:治疗组HepG2移植瘤经DC诱导的CTL治疗后,肿瘤细胞PCNA表达明显减弱,ABC法×400

    讨论
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    本实验结果表明,以肝癌患者外周血DC在体外经GM-CSF及IL-4联合培养并接受源于HepG2细胞的TAA刺激后,能够诱导出高效而特异的抗HepG2移植瘤CTL,该CTL通过抑制HepG2移植瘤肿瘤细胞增殖而明显抑制HepG2移植瘤的生长。

    宿主攻击肿瘤依赖于特异性的抗肿瘤免疫,包括细胞免疫及体液免疫,尤其是T细胞免疫。抗肿瘤T细胞免疫主要通过CTL的细胞毒作用杀伤肿瘤细胞,同时抗肿瘤体液免疫对肿瘤细胞亦有杀伤作用。但未见有关特异性抗肿瘤免疫抑制肿瘤细胞增殖的报道。

    DC作为一专职抗原递呈细胞,因其强大的抗原递呈功能及免疫佐剂作用,能够诱导出高效而特异的抗肿瘤免疫[1]。其抗肿瘤机制据认为是DC诱导的CTL对肿瘤细胞的细胞毒作用[8]。但未见有关DC诱导的抗肿瘤CTL抑制肿瘤细胞增殖的报道。作者较早的体外细胞实验显示,DC诱导的特异性抗肿瘤CTL对人肝癌细胞系HepG2细胞具有高效而特异的杀伤作用,CTL上清液对HepG2细胞亦有较强的杀伤作用,并能抑制HepG2细胞生长,提示DC诱导的抗肿瘤细胞免疫不仅通过DC诱导的CTL,而且还通过CTL分泌的细胞因子发挥抗肿瘤作用。本实验结果显示,DC体外诱导的CTL在裸鼠体内通过抑制肿瘤细胞增殖而抑制裸鼠HepG2移植瘤生长。但其具体机制尚不清楚。
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    恶性肿瘤的特点之一是肿瘤细胞的无限增殖性,表现为肿瘤细胞广泛处于增殖周期的活跃期。PCNA为一种仅在增殖细胞中表达的多肽,与细胞周期密切相关,在细胞增殖周期中的S期表达最强。肿瘤细胞增殖越活跃,肿瘤细胞PCNA表达水平亦相应增高,因此PCNA的表达水平反映肿瘤细胞的增殖水平。本实验显示,经DC诱导的CTL治疗后,裸鼠HepG2移植瘤生长明显减慢,移植瘤肿瘤细胞PCNA表达明显减弱,表明广泛的肿瘤细胞处于细胞增殖周期的静止期。提示DC诱导的CTL通过诱导肿瘤细胞处于细胞增殖周期的静止期而抑制裸鼠HepG2移植瘤生长,但其确切的机制尚不清楚。推测可能与CTL与肿瘤细胞间的信息传递及CTL分泌的细胞因子作用于肿瘤细胞,调节肿瘤细胞的某些基因产物的表达,如编码周期素依赖性激酶(CDK)、周期素(cyclin)及CDK抑制剂(CDKI)等的基因,从而抑制肿瘤细胞增殖有关。目前认为[9],细胞增殖周期与CDK,cyclin,CDKI三大类多肽的调节作用密切相关,其调节紊乱与肿瘤形成相关。

    由于本实验所用效应细胞均来自人体,其在裸鼠体内生存期有一定的限度,而裸鼠体内并不具备效应细胞抑制增殖的环境,因此效应细胞在裸鼠体内发挥抗肿瘤作用的时间仍然有限。本实验显示DC诱导的CTL在裸鼠体内的抗肿瘤作用于治疗后一周明显减弱。若直接以肝癌患者为实验对象,则这一问题似可解决。因为患者体内有丰富的未受DC刺激的T细胞(naive T cell),直接向患者体内输入经GM-CSF及IL-4培养并受TAA刺激的DC,应能在患者体内诱导出高效而特异的抗肿瘤T细胞免疫,在适度IL-2的联合作用下将能保持效应细胞较持久的活力。
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    DC不仅是专职抗原递呈细胞,更是一种天然的免疫佐剂,具有重要的免疫调节功能[1]。因此经TAA激活的DC实质是一新概念上的抗肿瘤疫苗。对DC诱导的CTL对肿瘤细胞作用机制的深入研究无疑有利于DC在临床肿瘤治疗及预防中的应用。

    作者简介:李明松,男,医学博士,讲师,主治医师。

    参考文献

    [1]Wright-Browne V,McClain KL,Talpaz M, et al. Physiology and pathophysiology of dendritic cells,Human Pathol,1997,5:563

    [2]Pioche C,Salomon B,Klatzmann D.Dendritic cells and tumor cell therapy.Pathol Biol Paris,1995,43:904
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    [3]Chaux P.Dendritic cells and immune function in cancer.Pathol Biol Paris,1995,43:897

    [4]Sallusto F,Lanzavecchia A.Efficient presentation of soluble antigen by cultured human dendritic cells; its maintained by granulocyte/macrophage colony-stimulating factor plus interleukin 4 and down-regulate by tumor necrosis factor α.J Exp Med,1994,179:1109

    [5]Thomas R,Davis LS,Lipsky PE.Comparative accessory cell function of human peripheral blood dendritic cells and monocytes.J Immunol,1993,151:6840
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    [6]Barratt-Boyes SM,Henderson RA,Finn OJ.Chimpanzee dendritic cells with potent immuno-stimulatory function can be propagated from peripheral blood.Immunology,1996,87:528

    [7]倪灿荣.免疫组织化学实验新技术及应用.第1版.北京科学技术出版社,1993:128

    [8]Nair SK,Synder D,Douse BT, et al. Regression of tumors in mice vaccinated with professional antigen-presenting cells pulsed with tumor extracts.Int J Cancer,1997,70:706

    [9]Hartwell LH,Kastan MB.Cell cycle control and cancer.Science,1994,266:1821

    (收稿日期:1997-12-19 修回日期:1998-05-11), http://www.100md.com